Cấu trúc NANO

Bề mặt chi phối đặc tính của vật thể ở tất cả mọikích cỡ.•Ở cấp độ vĩ mô (kích thước m, cm), hình dạng bề mặt củaxe hơi, máy bay, tàu thủy điều chỉnh khí lưu và thủylưu làm giảm sức cản của không khí hay nước; phân tánsóng radar gia tăng hiệu quả "tàng hình".
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu trúc NANO Cấu trúc NANOGiọt nước – Cành sen – Hoa hồngBề mặt chi phối đặc tính của vật thể ở tất cả mọikích cỡ.•Ở cấp độ vĩ mô (kích thước m, cm), hình dạng bề mặt củaxe hơi, máy bay, tàu thủy điều chỉnh khí lưu và thủylưu làm giảm sức cản của không khí hay nước; phân tánsóng radar gia tăng hiệu quả tàng hình.•Ở cấp độ trung mô (kích thước mm, micromét), mô dạngcủa bề mặt ảnh hưởng đến sự phản chiếu ánh sáng, âmthanh, truyền nhiệt, ma xát, mài mòn (wear), ăn mòn(corrosion).•Ở cấp độ vi mô nanomét, sự tương tác giữa phân tử củahai môi trường khác nhau dẫn đến sức căng bề mặt, sựthấm ướt, sự bám dính (adhesion), tính ghét nước(hydrophobicity) và thích nước (hydrophilicity).Hình 1: (a) Giọt nước trên bề mặt ghét nước(hydrophobic) và (b) giọt nước trên bề mặt thíchnước (hydrophilic). Khi góc tiếp xúc nhỏ hơn 90°, ta có bề mặt thích nước, lớn hơn 90° là bề mặt ghét nước Khi góc tiếp xúc lớn hơn 150°, bề mặt trở nên cực ghét nước(superhydrophobic)γSV = γLV cos Ө + γSLHình 3: Giọt nước trên bề mặt lồi lõm: (a) dạngWenzel và (b) dạng Cassie. Công kết dính• Tính công kết dính giữa dietyl eter và nước. Biết rằng : γ eter = 17,1 . 10-3 N.m-1 γ H2O= 72,75 . 10-3 N.m-1 γ eter-H2O = 10,70 . 10-3 N.m-1 Công thức Wenzel • cos Ө = R cos Ө (1) R là độ lồi lõm R : tỷ số giữa diện tích bề mặt lồi lõm và diện tích bề mặt phẳng R≥1Khi R vô cùng lớn (như các bề mặt có cấu trúcnano), nó trở nên vô nghĩa vì-1 ≤ cos Ө ≤ 1 Công thức Kossen• Cho bề mặt lồi lõm thích nước : cos Ө = fs . cos Ө + fa (2)• Cho bề mặt lồi lõm ghét nước : cos Ө = fs . cos Ө - fa (3) fa + fs = 1 Ө là góc tiếp xúc của nước (chất lỏng) trên mặt phẳng Ө là góc tiếp xúc của nước (chất lỏng) trên mặt lồi lõm. fa là tỷ suất rỗng (không khí), fs là tỷ suất chất rắn Thí dụ cho bề mặt thích nước:Ө = 60°, fa = 0,5 , công thức (2) cho Ө= 41° Thí dụ cho bề mặt ghét nước: Ө = 120°, fa = 0,5 , công thức (3) cho Ө = 139° Công thức Cassie• Nếu bề mặt là một composite có 2 thành phần 1 và 2, ta có: cos Ө = f1 cos Ө1 + f2 cos Ө2 (4) f1 + f 2 = 1 f1 và f2 là tỷ suất của thành phần 1 và 2 trong composite Ө là góc tiếp xúc trên bề mặt composite. Ө1 là góc tiếp xúc khi bề mặt chỉ là thành phần 1. Ө2 là góc tiếp xúc khi bề mặt chỉ là thành phần 2Khi f2 là không khí, Ө2 = 180°, cos 180° = -1 Công thức (4) trở thành: cos Ө = f1 cos Ө1 - f2 (5) lotus effectHiệu ứng lá sen, (Nguồn: http://www.stocorp.com)Cấu trúc hai thứ bậc của lá sen: Khối u lớn trên mặt lá(hình trái), và hình phóng đại của khối u lớn (hình m ặt) chothấy các khối u nhỏ nanomét xuất hiện liti trên mặt khối ulớnCấu trúc micro/nano của khối u làm gia tăng góc ti ếpxúc:(a) bề mặt trơn với chất sáp, Ө = 104°, (b) bề mặt với khối u lớn, Ө = 150° và(c) bề mặt với khối u lớn và khối u nanomét, Ө = 160 –180°Cơ chế tự làm sạch trên lá sen: giọt nướctròn cuốn trôi bụi (Nguồn: http://lotus-shower.isunet.edu ). Con muỗi nướcΘ = 105°  Θ =168°Sương mai trên cỏ Giọt mưa trên cánh hoa hồng•Những ngọn đồi” micromét trên cánh hoahồng (hình trái) và các khe nano trên đ ỉnhđ ồi hiệu ứng cánh hoa (petal effect) và cơ chế vừa ghét nước vừa thích nước• Sự khác biệt giữa giọt nước trên cánh hoa hồng và lá sen